RoBioSS

Robotique, Biomécanique, Sport, Santé

L’équipe RoBioSS propose une approche de recherche originale à l'intersection entre biomécanique et robotique afin de répondre à des enjeux sociétaux et industriels relatifs au bien-être, au sport, à la santé, à l’assistance à la personne et à l'industrie 4.0.

 

Elle s'intéresse aux mouvements et aux interactions de l'humain et/ou du robot évoluant dans un environnement dynamique. Ses objectifs scientifiques sont de mesurer, comprendre, modéliser, reproduire et améliorer les performances motrices, les mécanismes de perception et de coordination, et la maîtrise des interactions ; que ce soit chez des sportifs de haut-niveau, chez des sujets pathologiques, ou pour concevoir des robots collaboratifs, dextres, agiles et sûrs.

 

Responsables d'équipe

 

Jean-Pierre GAZEAU

jean.pierre.gazeau@univ-poitiers.fr

+33 5 49 49 65 05

 

Tony MONNET

tony.monnet@univ-poitiers.fr

+33 5 49 49 65 29
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Equipe RoBioSS, Département GMSC

SP2MI, Bâtiment H1, Téléport 2

11 Boulevard Marie et Pierre Curie

TSA 41123, 86000 Poitiers

 

Dynamique du mouvement

 

Ce premier axe de recherche vise à comprendre et caractériser la performance motrice dans le but de l’améliorer et/ou de favoriser son apprentissage. Cette analyse de la motricité s’applique aussi bien à l’humain sain, pathologique ou encore sportif de haut niveau, qu’aux robots humanoïdes. Il s’agit, en particulier, d’identifier les déterminants de la performance motrice à partir de mesures expérimentales (analyses in situ des paramètres cinématiques, dynamiques et musculaires du mouvement) et de proposer une modélisation biomécanique fine des systèmes poly-articulés étudiés. Cette modélisation complète du sujet (robotisé ou humain) permet alors d’optimiser sa gestuelle, vis-à-vis d'un ou de plusieurs critères, en développant des algorithmes de synthèse paramétrique du mouvement.

Interactions physiques et systémiques

Ce thème est à l’intersection entre contrôle moteur et perception multisensorielle chez l’humain, et, contrôle et perception robotique. Il vise à comprendre les mécanismes de perception et de coordination employés par le système nerveux central pour gérer les interactions corps-environnement, et à les représenter fidèlement par des lois mathématiques. Une telle modélisation permettra, d’une part, d’affiner les protocoles d’assistance, d’apprentissage ou de rééducation. D’autre part, elle orientera le développement de stratégies de contrôle robotique, pour doter les robots d’une meilleure maîtrise de tâches complexes, et pour améliorer les interactions entre l’humain et les dispositifs robotisés, qu’ils soient des robots collaboratifs ou des interfaces haptiques.

Assistance mécatronique et cobotique

Cette dernière thématique de recherche est centrée sur la conception de dispositifs mécatroniques afin d’augmenter les performances en manipulation, en mobilité et les capacités d’assistance des robots collaboratifs. Il s’agit de développer et d’optimiser de nouveaux systèmes robotisés, avec des approches orientées tâches, en explorant des architectures cinématiques originales et des solutions d’actionnement innovantes. L’équipe développe notamment des préhenseurs robotiques dextres et adaptables, des dispositifs haptiques à haute-fidélité pour la téléopération ou l’apprentissage de gestes, des stations d’expertise in situ de la performance motrice, des robots humanoïdes locomoteurs basés sur des mécaniques transparentes et maîtrisées.

Plateformes expérimentales

 

HuMAnS - Une plateforme dédiée à la mesure du mouvement humain.

Deux salles d’expérimentations, sur le site du laboratoire, permettent de mesurer la cinématique du corps humain (caméras optoélectroniques, centrales inertielles...), les efforts développés (plateformes de forces, ergomètres instrumentés dédiés au cyclisme, kayak,...) et l'activité musculaire (électromyographie) du sujet. Le matériel de mesure est calibré, qualifié, et transportable pour des analyses biomécaniques in-situ, dans un cadre clinique ou pour des applications sportives.

 

DextRobUP - Des cellules cobotiques dextres et ouvertes pour l'industrie 4.0

La plateforme robotique est dédiée au développement, à la validation et à la valorisation de nouvelles approches pour la robotique de production et collaborative. Elle apporte à nos partenaires un accès à de multiples systèmes robotiques, industriels, collaboratifs ou prototypes de laboratoire ; la simulation du comportement des machines au travers de jumeaux numériques fidèles ; et la mise en œuvre de démonstrations de tâches robotisées complexes.

Projets

Manipulation

Humanoïde

Haptique

Industrie 4.0

Virtualisation

Equilibre

Perception

Modélisation

Mesure

Performance

Faits marquants

Le laboratoire commun ANR Mach4 (équipe RoBioSS & ITECA) accompagne le projet DEM'UP, porté par l'Université de Poitiers, récemment lauréat du Programme d'Investissements d'Avenir PIA4 DEMOES « Démonstrateur numérique pour l’enseignement supérieur ».

 


Le projet TIRREX (Technological Infreastructue for Robotics Research of Excellence) est lauréat de l'Appel à Manifestations d'Intérêt ESR/EQUIPEX+. Porté par le CNRS, ce projet rassemble 19 partenaires, acteurs majeurs de la recherche française en robotique, autour de six axes thématiques. L'équipe RoBioSS est co-responsable du thème Robotique XXL et participe aux axes Robotique humanoïde, Manipulation, et Prototypage & Conception.

 


Nous sommes lauréat du Programme d'Investissements d'Avenir pour le Sport de Très Haute Performance avec le projet D-DAY, porté par l'Université de Poitiers, et le projet PerfAnalytics porté par l'INRIA Grenoble Rhône-Alpes.

Recrutement

Pas d'offre disponible actuellement.

Membres de l'équipe

Tony Monnet

 

Professeur des Universités

Jean-Pierre Gazeau

Ingénieur de Recherche

Arnaud Decatoire

Ingénieur de Recherche

Mathieu Domalain

Maître de Conférences

Antoine Eon

 

Maître de Conférences

Laetitia Fradet

 

Maîtresse de Conférences

Pierre Laguillaumie

Professeur Agrégé

Mathias Samson

Maître de Conférences

Pascal Seguin

 

Maître de Conférences

Romain Tisserand

 

Maître de Conférences

Margot Vulliez

 

Maîtresse de Conférences

Marien Couvertier

Postdoctorant

Thibauld Delrieu

Postdoctorant

Célestin Préault

Postdoctorant

Romain Bechet

 

Doctorant

Aurélie Benchekri

 

Doctorante

Marine Desvergnes

Doctorante

Andrian Kuch

 

Doctorant

Léonie Pacher

 

Doctorant

Jean-Baptiste Riccoboni

Doctorant

Quentin Trebot

 

Doctorant

Simon Ozan

 

Ingénieur d'Etude

Publications

Brevets, licences et dépôt logiciels

Demande de brevet “Compact, parallel, and high-fidelity 7-DOF haptic device”, US Provisional patent N° 63/075,252, Stanford University, Vulliez M. et Khatib O. 2020

Demande de brevet “Dynamic workspace expansion controller in haptic interaction”, US Provisional Patent N° 63/076,258, Stanford University, Vulliez M. et Khatib O. 2020

Demande de brevet “Local Autonomy-Based Haptic Robot Interaction with Dual Proxy Model”, US Provisional Patent N° 63/116,418, Stanford University, Jorda M., Vulliez M. et Khatib O. 2020

Demande de brevet « Dispositif mécatronique d’aide à la rééducation et à l’apprentissage de mouvements humains », N/Ref : 12380-01, CNRS, Université de Poitiers, A. Decatoire, A. Eon, P. Laguillaumie, 2020

Demande de brevet « Préhenseur marin sensible en efforts », n°1914606, CNRS, Gazeau J.P., Vulliez P., Laguillaumie P., Mizera C. 2019

Demande de brevet "Main robotique", n°1909724, CNRS, Gazeau J.P., Vulliez P., Laguillaumie P., Mizera C. 2019

Dépôt du logiciel : « RTRobMultiAxisControl », IDDN. FR.001.300012.000.S.P.2018.000.31235 à l’Agence de Protection des Programmes. 2018

Demande de brevet « IMU4Rowing », N° A.FR3042979, GB2559294, WO2017072453, Nordez A., Colloud F., Fradet L., Fohanno V., Lardy J., Guevel, 2017

Dépôt du logiciel : « PLAViMoP », IDDN.FR.001.200011.000.S.P.2017.000.31235 à l’Agence de Protection des Programmes. 2016

Dépôt du logiciel : « Effective Force GUI », IDDN.FR.001.160048.000.S.P.2016.000.31235 à l’Agence de Protection des Programmes. 2016

Brevet « Système de détermination d’une puissance produite par un rameur », N° WO 2017072453 (dépôt PCT/FR2016/052795), Fohanno V., Lardy J., Nordez A., Colloud F., Fradet L., Guével A. 2016.

Brevet «  Doigt robotique modulaire pour la prehension et la manipulation dextre », N° WO 2016059121 A1 (dépôt PCT/EP2015/073800), Rivière T., Arsicault M., Gazeau J.P., Vulliez P., Zeghloul S. 2016

 

Revues et conférences internationales

2021

RICCOBONI, Jean-Baptiste, MONNET, Tony, EON, Antoine, et al. Biomechanical comparison between manual and motorless device assisted patient handling: sitting to and from standing position. Applied Ergonomics, 2021, vol. 90, p. 103284.

2020

DELRIEU, Thibauld, WEISTROFFER, Vincent, et GAZEAU, Jean Pierre. Precise and realistic grasping and manipulation in Virtual Reality without force feedback. In : 2020 IEEE Conference on Virtual Reality and 3D User Interfaces  (VR). IEEE, 2020. p. 266-274.

KUCH, A., DEBRIL, J.-F., DOMALAIN, M., et al. Effect of bow drawing technique on skilled archer postural stability: a case study. Computer Methods in Biomechanics and Biomedical Engineering, 2020, vol. 23, no sup1, p. S159-S161.

MÉNARD, Mathieu, LACOUTURE, Patrick, et DOMALAIN, Mathieu. ILIOTIBIAL BAND SYNDROME IN CYCLING: A COMBINED EXPERIMENTAL-SIMULATION APPROACH FOR ASSESSING THE EFFECT OF SADDLE SETBACK. International Journal of Sports Physical Therapy, 2020, vol. 15, no 6, p. 958.

MIZERA, C., DELRIEU, T., WEISTROFFER, V., et al. Evaluation of hand-tracking systems in teleoperation and virtual dexterous manipulation. IEEE Sensors Journal, 2019, vol. 20, no 3, p. 1642-1655.

PRINCELLE, D., DOMALAIN, M., DEBRIL, J. F., et al. Hip joint dynamics during the BMX gate start: a case study. Computer Methods in Biomechanics and Biomedical Engineering, 2020, vol. 23, no sup1, p. S238-S240.

RETAILLEAU, Maëva et COLLOUD, Floren. New insights into lumbar flexion tests based on inverse and direct kinematic musculoskeletal modeling. Journal of Biomechanics, 2020, vol. 105, p. 109782.

2019

CHERNI, Yosra, DESSEAUVE, David, DECATOIRE, Arnaud, et al. Evaluation of ligament laxity during pregnancy. Journal of gynecology obstetrics and human reproduction, 2019, vol. 48, no 5, p. 351-357.

BERNARDINA, Gustavo RD, MONNET, Tony, CERVERI, Pietro, et al. Moving system with action sport cameras: 3D kinematics of the walking and running in a large volume. PloS one, 2019, vol. 14, no 11, p. e0224182.

DECATOIRE, Arnaud, BEAUPREZ, Sophie-Anne, PYLOUSTER, Jean, et al. PLAViMoP: how to standardize and simplify the use of point-light displays. Behavior research methods, 2019, vol. 51, no 6, p. 2573-2596.

DESSEAUVE, David, FRADET, Laetitia, LACOUTURE, Patrick, et al. Is there an impact of feet position on squatting birth position? An innovative biomechanical pilot study. BMC pregnancy and childbirth, 2019, vol. 19, no 1, p. 1-7.

DESSEAUVE, David, PIERRE, Fabrice, FERNANDEZ, Anna, et al. Assessment of pelvic-Lumbar-thigh Biomechanics to optimize the childbirth position: An “In Vivo” innovative Biomechanical Study. Scientific reports, 2019, vol. 9, no 1, p. 1-7.

EON, A., GASTEBOIS, J., LAGUILLAUMIE, P., et al. ORHRO: OPEN Robotics Humanoid RObot-from a mechanical retrofit to a new real time industrial controller based walking robot. Computer Methods in Biomechanics and Biomedical Engineering, 2019, vol. 22, no sup1, p. S502-S504.

FISCHER, Harrisson, VULLIEZ, Margot, LAGUILLAUMIE, P., et al. RTRobMultiAxisControl: a framework for real-time multiaxis and multirobot control. IEEE Transactions on Automation Science and Engineering, 2019, vol. 16, no 3, p. 1205-1217, access.

GACHON, Bertrand, NORDEZ, Antoine, PIERRE, Fabrice, et al. In vivo assessment of the levator ani muscles using shear wave elastography: a feasibility study in women. International urogynecology journal, 2019, vol. 30, no 7, p. 1179-1186.

LE MOUEL, Charlotte, TISSERAND, Romain, ROBERT, Thomas, et al. Postural adjustments in anticipation of predictable perturbations allow elderly fallers to achieve a balance recovery performance equivalent to elderly non-fallers. Gait & posture, 2019, vol. 71, p. 131-137.

PACHER, L., FRADET, L., TARENT, Y., et al. Pelvis and hip calibration methods for movement analysis with inertial sensors. Computer Methods in Biomechanics and Biomedical Engineering, 2019, vol. 22, no sup1, p. S166-S168.

PRINCELLE, D., MONNET, T., BRUNET, E., et al. Dynamic analysis of the BMX start: interactions between riders and their bike. Computer Methods in Biomechanics and Biomedical Engineering, 2019, vol. 22, no sup1, p. S311-S313.

RETAILLEAU, M., FISETTE, P., et COLLOUD, F. A closed-loop multibody model to assess lower-limb kinematics in rowing. Computer Methods in Biomechanics and Biomedical Engineering, 2019, vol. 22, no sup1, p. S345-S347.

2018

BUNLON, Frédérique, GAZEAU, Jean-Pierre, COLLOUD, Floren, et al. Joint action with a virtual robotic vs. human agent. Cognitive Systems Research, 2018, vol. 52, p. 816-827.

DALLA BERNARDINA, Gustavo Ramos, MONNET, Tony, PINTO, Heber Teixeira, et al. Are action sport cameras accurate enough for 3d motion analysis? A comparison with a commercial motion capture system. Journal of applied biomechanics, 2019, vol. 35, no 1, p. 80-86.

GACHON, Bertrand, DESGRANGES, Marion, FRADET, Laetitia, et al. Is increased peripheral ligamentous laxity in term pregnant women associated with obstetric anal sphincter injury?. International urogynecology journal, 2018, vol. 29, no 11, p. 1589-1595.

MENARD, Mathieu, DOMALAIN, Mathieu, DECATOIRE, Arnaud, et al. Influence of saddle setback on knee joint forces in cycling. Sports biomechanics, 2018.

NEZ, Alexis, FRADET, Laetitia, LAGUILLAUMIE, Pierre, et al. Simple and efficient thermal calibration for MEMS gyroscopes. Medical engineering & physics, 2018, vol. 55, p. 60-67.

NEZ, Alexis, FRADET, Laetitia, MARIN, Frédéric, et al. Identification of noise covariance matrices to improve orientation estimation by Kalman filter. Sensors, 2018, vol. 18, no 10, p. 3490, access.

RASMAN, Brandon G., FORBES, Patrick A., TISSERAND, Romain, et al. Sensorimotor manipulations of the balance control loop–beyond imposed external perturbations. Frontiers in neurology, 2018, vol. 9, p. 899.

ROBERT, Thomas, VALLÉE, P., TISSERAND, R., et al. Stepping boundary of external force-controlled perturbations of varying durations: Comparison of experimental data and model simulations. Journal of biomechanics, 2018, vol. 75, p. 89-95.

SAMSON, M., MONNET, T., BERNARD, A., et al. Analysis of a swimmer’s hand and forearm in impulsive start from rest using computational fluid dynamics in unsteady flow conditions. Journal of biomechanics, 2018, vol. 67, p. 157-165.

SAMSON, Mathias, MONNET, Tony, BERNARD, Anthony, et al. Comparative study between fully tethered and free swimming at different paces of swimming in front crawl. Sports biomechanics, 2018.

TISSERAND, R., ARMAND, Stéphane, ALLALI, Gilles, et al. Cognitive-motor dual-task interference modulates mediolateral dynamic stability during gait in post-stroke individuals. Human movement science, 2018, vol. 58, p. 175-184.

TISSERAND, Romain, DAKIN, Christopher J., VAN DER LOOS, Machiel HF, et al. Down regulation of vestibular balance stabilizing mechanisms to enable transition between motor states. Elife, 2018, vol. 7, p. e36123.

VULLIEZ, Margot, ZEGHLOUL, Said, et KHATIB, Oussama. Design strategy and issues of the Delthaptic, a new 6-DOF parallel haptic device. Mechanism and Machine Theory, 2018, vol. 128, p. 395-411, access.

VULLIEZ, Philippe, GAZEAU, Jean-Pierre, LAGUILLAUMIE, P., et al. Focus on the mechatronics design of a new dexterous robotic hand for inside hand manipulation. Robotica, 2018, vol. 36, no 8, p. 1206-1224.

2017

DOMALAIN, Mathieu, BERTIN, Anne, et DAVER, Guillaume. Was Australopithecus afarensis able to make the Lomekwian stone tools? Towards a realistic biomechanical simulation of hand force capability in fossil hominins and new insights on the role of the fifth digit. Comptes Rendus Palevol, 2017, vol. 16, no 5-6, p. 572-584.

SAMSON, Mathias, BERNARD, Anthony, MONNET, Tony, et al. Unsteady computational fluid dynamics in front crawl swimming. Computer methods in biomechanics and biomedical engineering, 2017, vol. 20, no 7, p. 783-793.

2016

BÉLAISE, Colombe, BLACHE, Yoann, THOUZÉ, Arsène, et al. Effect of wobbling mass modeling on joint dynamics during human movements with impacts. Multibody System Dynamics, 2016, vol. 38, no 4, p. 345-366.

FRADET, Laetitia et MARIN, Frederic. Classification of physical activities based on body-segments coordination. Computers in biology and medicine, 2016, vol. 76, p. 134-142.

MENARD, Mathieu, DOMALAIN, Mathieu, DECATOIRE, Arnaud, et al. Influence of saddle setback on pedalling technique effectiveness in cycling. Sports biomechanics, 2016, vol. 15, no 4, p. 462-472.

NEZ, Alexis, FRADET, Laetitia, LAGUILLAUMIE, Pierre, et al. Comparison of calibration methods for accelerometers used in human motion analysis. Medical engineering & physics, 2016, vol. 38, no 11, p. 1289-1299.

THOUZÉ, A., MONNET, T., BÉLAISE, C., et al. A chain kinematic model to assess the movement of lower-limb including wobbling masses. Computer methods in biomechanics and biomedical engineering, 2016, vol. 19, no 7, p. 707-716.

TISSERAND, Romain, ROBERT, Thomas, DUMAS, Raphaël, et al. A simplified marker set to define the center of mass for stability analysis in dynamic situations. Gait & posture, 2016, vol. 48, p. 64-67.

2015

FRADET, Laetitia, LIEFHOLD, Beate, RETTIG, Oliver, et al. Proposition of a protocol to evaluate upper-extremity functional deficits and compensation mechanisms: application to elbow contracture. Journal of Orthopaedic Science, 2015, vol. 20, no 2, p. 321-330.

MNYUSIWALLA, Hussein, VULLIEZ, Philippe, GAZEAU, Jean-Pierre, et al. A new dexterous hand based on bio-inspired finger design for inside-hand manipulation. IEEE Transactions on Systems, Man, and Cybernetics: Systems, 2015, vol. 46, no 6, p. 809-817.

SAMSON, Mathias, MONNET, Tony, BERNARD, Anthony, et al. The role of the entry-and-stretch phase at the different paces of race in front crawl swimming. Journal of sports sciences, 2015, vol. 33, no 15, p. 1535-1543.

SAMSON, Mathias, MONNET, Tony, BERNARD, Anthony, et al. Kinematic hand parameters in front crawl at different paces of swimming. Journal of biomechanics, 2015, vol. 48, no 14, p. 3743-3750.

VALLÉE, Pascal, TISSERAND, Romain, et ROBERT, Thomas. Possible recovery or unavoidable fall? A model to predict the one step balance recovery threshold and its stepping characteristics. Journal of biomechanics, 2015, vol. 48, no 14, p. 3905-3911.